COP1238K 凿岩机

COP1238K 型凿岩机常见故障原因及解决方案

引言

COP1238K 型凿岩机是 Epiroc 公司生产的一种液压凿岩机。由于其价格相对便宜,又能满足生产需要,近年来在一些矿山得到了大量使用。与此同时,由于使用不当或维修不当造成的故障也时有发生,这不仅影响了凿岩机的工作效率,也增加了凿岩机的使用成本。为此,很多学者做了大量研究,总结了很多维修和使用经验。在此基础上,本文将结合常见故障,分析故障原因,提出解决方案。希望对今后凿岩机的正确使用和成本控制有积极意义。

1.凿岩机前端

1.凿岩机前端

凿岩机前端主要由外壳、导向套筒、冲洗头、止推环、液压板等部件组成。它有两个主要功能。其一是引导和支撑钻尾旋转;其二是将水泵中的水引入钻尾,并提供给钻杆。

1.1 导套和止推环的磨损

用钻尾油润滑时,铜导套一般不易磨损。如果导套在短时间内反复磨损(需要根据实际情况判断),则需要检查凿岩机的钻尾润滑油道是否堵塞。如果堵塞,则需要拆卸并修理凿岩机。

凿岩机向上钻孔时,岩屑也会沿着钻杆流入凿岩机前端,加速导套的磨损。矿山使用的中深孔凿岩机向上钻孔的次数很多,因此导套的磨损速度比水平挖掘钻机快得多。在钻尾安装防水罩可以更好地防止杂物进入,延长导套的使用寿命。

止推环承受刀柄适配器的轴向冲击力和径向摩擦力。如果止推环与钻尾花键接触位置的磨损程度超过 1 毫米,则需要更换。止推环也用润滑油润滑。如果在短期内频繁更换,则需要注意润滑油道是否堵塞。

1.2 凿岩机前端漏水

前水封磨损会导致漏水。水封为 4 向 Y 形密封,不仅能防止漏水,还能防止杂物进入。如果发生漏水,应立即更换水封,否则会损坏凿岩机前端,影响进眼速度。

冲洗头破裂也会导致前部漏水。冲洗头破裂主要有两个原因。一是操作人员长期干钻。当操作人员无法卸下钻杆时,就会启动冲击振动钻杆。此时,钻杆并不推动岩石,大部分力量都集中在冲洗头上。长时间这样做会导致冲洗头断裂;二是腐蚀造成的。

2.齿轮箱

变速箱由传动轴、驱动齿轮、从动齿轮、打浆套筒、驱动套筒、变速箱盖和轴承组成。其作用是将油马达的动力传递给钻头。

2.1 传动套磨损

在正常情况下,驱动套的花键会磨损。当花键磨损超过 2 毫米时,就需要更换传动套筒。使用的钻头直径越大,传动套磨损得越快。钻头直径过大会增加凿岩机的负荷,导致传动套筒破裂。

在使用不当的情况下,驱动套筒会出现异常磨损。这是由于变速箱中缺少润滑脂或润滑脂变质造成的。润滑脂具有散热功能。如果变速箱的温度过高,从动齿轮中的铜套会因热膨胀而升至台阶以上,传动套筒也会与凿岩机前端的止推环发生摩擦,最终导致传动套筒端面磨损。传动套筒摩擦产生的碎屑会进入凿岩机内部,堵塞油道,甚至磨损凿岩机的油缸部分。因此,变速箱中的润滑脂需要耐高温,每周应更换一次。

2.2 避孕套在被殴打后破裂

打浆套筒位于钻尾末端和缓冲活塞前端,将钻尾的反冲力传递给缓冲活塞。正常情况下,打浆套筒与钻尾末端之间的接触位置磨损超过 1 毫米就需要更换。

在冲击过程中,冲击活塞的能量被传递到钻尾。钻尾通过钻杆将能量传递到岩石背面,剩余的能量则通过打浆套筒传递到缓冲活塞。频繁干磨或缓冲活塞密封处漏油可能会导致打浆套筒破裂。如果压力表显示压力正常,但凿岩机入孔缓慢,则需要拆卸前端,检查打浆套筒是否损坏。

2.3 怠速时旋转压力过高

凿岩机空转时,压力一般低于 5MPa。如果压力偏高,如果调压阀正常,有两个原因。一是齿轮箱内没有润滑脂,容易造成传动轴套磨损;二是在安装齿轮箱时,没有把握好齿轮箱内圆柱滚子轴承的预紧力,调节垫放置过多,压紧了轴承。如果太紧,还会出现空转时压力过大的问题。装配齿轮箱时,应使用专用工具拧紧齿轮箱盖。工具的拧紧扭矩为 200N-m。用塞尺测量齿轮箱盖与齿轮箱之间的间隙,通过增减调整垫将间隙控制在 0.15~0.20mm 之间。只有这样才能认为齿轮箱安装正确。

3.中间体和气缸

中间体和缸体主要由缓冲活塞、冲击活塞、前导向套筒、后导向套筒、换向阀等部件组成。中间体和缸体都可以理解为油缸的一种形式。

3.1 缓冲活塞和中间内腔的磨损

缓冲活塞在凿岩机中也做轴向运动,其表面会受到两个密封件的磨损。当磨损程度超过 0.1 毫米时,就需要更换。如果缓冲活塞磨损严重而不更换,缓冲活塞和中间体的内腔就会相互摩擦。此时,整个中间体将报废,造成巨大损失,如图 3 所示。装配缓冲活塞时,应将中间体水平放置,在中间体内腔和缓冲活塞表面涂上液压油,然后垂直按压缓冲活塞。如果遇到较大阻力或敲击时有明显的反弹力,应立即停止按压,检查缓冲活塞是否垂直放置,以免损坏中间腔。

3.2 冲击活塞断裂

冲击活塞断裂是一个非常严重的问题。在实际使用中,操作人员无法在活塞断裂后立即做出判断。如果继续冲击,断裂的活塞和碎屑可能会磨损油缸,导致凿岩机油缸报废。因此,在日常维护中,我们应尽量避免这种情况的发生。

造成冲击活塞断裂的原因主要有两个。一是油缸前后两端的两个导向套磨损不均匀;二是凿岩机三个固定螺栓的拧紧力矩不同。当导向套与活塞之间的间隙超过 0.06 毫米时,就需要更换。需要注意的是,拆装冲击活塞时也要注意顺序。拆卸凿岩机时,应先卸下冲击活塞,然后卸下凿岩机的固定螺栓。组装凿岩机时,应将三个固定螺栓拧紧到 300N-m 的扭矩,给活塞涂上液压油,然后从后部慢慢拧入。如果遇到阻力,应立即停止安装并查找原因。这是为了确保活塞安装后不会产生偏心。

3.3 撞击活塞空化

在冲击过程中,如果液压油得不到补充,油缸产生的真空会将液压油中混入的空气吸出,形成气泡。气泡在高温高压下破裂,侵蚀冲击活塞表面,造成气蚀。当冲击活塞发生气蚀时,其粗糙的表面会在与密封件的摩擦过程中加速密封件的损坏,从而导致凿岩机漏油。

定期检查蓄能器压力可有效防止冲击活塞气蚀。COP1238K 凿岩机的两个蓄能器与高压油路相连。当其中一个发生故障时,另一个仍能发挥一定的作用。当发现凿岩机主回油管跳动异常时,需要添加氮气或更换蓄能器。两个蓄能器的充氮压力分别为 8 至 10 兆帕。

4.使用和维护注意事项

凿岩机是凿岩钻机的精密核心部件。在使用和维护过程中应注意以下几点:

(1) 确保液压油清洁,定期更换液压油滤芯。在更换油管和添加液压油时,还应注意不要混入泥浆、碎石等;

(2) 必须及时更换凿岩机前端的导向套筒和水封等易损件;

(3) 定期检查蓄能器压力和润滑油通道,定期添加润滑脂,并按照扭矩要求拧紧固定螺栓;

(4)拆卸凿岩机后,重点检查打浆套筒、传动套筒、缓冲活塞、从动齿轮等部件的磨损程度,检查冲击活塞与前后端导向套筒的配合间隙;

(5)装配凿岩机时,应注意冲击活塞的安装顺序、齿轮箱的预紧力和凿岩机各螺栓的紧固力矩。

5.结论

通过分析 COP1238K 型凿岩机各种故障的原因,分别提出了使用和维护建议,为防止操作人员不当使用凿岩机和提高维护人员的技能水平提供了理论支持。

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